应用CS-SELEX技术筛选特异性结合丙型肝炎病毒非结构蛋白NS4B适配子的研究
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适体技术在肿瘤诊断和治疗中的应用李军;姚朗【摘要】适体(aptamer)是用配体指数富集法系统演化(SELEX)技术筛选获得的能与多种靶分子特异高效结合的单链或双链寡核苷酸,其制备方便、稳定性好、适用范围广,具有很多蛋白质抗体所不具备的优点.适体技术自出现以来受到广泛重视,在生命科学特别是医学领域发展迅速.本文简要介绍适体技术在肿瘤诊断和治疗中的应用进展.【期刊名称】《癌变·畸变·突变》【年(卷),期】2008(020)005【总页数】3页(P418-420)【关键词】适体;配体指数富集法系统演化;肿瘤【作者】李军;姚朗【作者单位】南方医科大学公共卫生与热带医学学院毒理学系,广东,广州,510515;南方医科大学公共卫生与热带医学学院毒理学系,广东,广州,510515【正文语种】中文【中图分类】R730.45适体(aptamer)又叫适配子、适配体,是用配体指数富集法系统演化(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)技术筛选获得的能与靶分子专一、高效结合的单链或双链寡核苷酸[1]。
该技术自1990年发明以来,发展迅速,不断完善,已筛选出大量高特异性、高亲和力的适体,并衍生出多种相关技术。
近年来,适体技术逐步应用于肿瘤的检测及治疗方面的研究并取得了丰富的成果。
1.1 复合靶分子SELEX技术(complex target SELEX)复合靶分子SELEX技术筛选的靶是多种靶分子的混合物,或者将各靶分子的特异配体筛选分离后,再经过PCR扩增,循环富集。
Daniesls等[2]用此技术从胶质母细胞瘤的细胞系U251中筛选出了肌腱蛋白-C(tenascin-C,TN-C)的适体,证明了肌腱蛋白在恶性肿瘤中的表达水平较良性肿瘤要高。
1.2 基因组SELEX技术(genomic SELEX)基因组SELEX技术是将待选的基因组制备成一个寡核苷酸文库,从中筛选抗生素、蛋白质、多糖等生物活性分子的天然识别序列。
核酸适配体在病原微生物检测中的应用研究进展王佳齐1,吴倩倩2,郑晓雪1,李倩11潍坊医学院医学检验学院,山东潍坊261053;2潍坊医学院附属医院摘要:核酸适配体是一段单链寡核苷酸分子,主要通过指数富集配体系统进化技术获得。
核酸适配体可以通过其独特的三维结构高选择性地与目标靶点结合,具有与抗原-抗体反应相类似的高亲和性、高特异性。
核酸适配体由于具有分子量小、无免疫原性、合成成本低、可通过化学修饰获得高稳定性等区别于蛋白质抗体的优点,成为病原微生物检测的研究开发热点。
核酸适配体可用于疟原虫、隐孢子虫、溶组织阿米巴寄生虫等寄生虫的诊断和靶向控制,核酸适配体用于大肠杆菌、肠沙门氏菌、霍乱弧菌等细菌的检测具有高特异性,核酸适配体应用于HIV、丙型肝炎病毒、H1N1病毒等病毒检测具有更好的病毒变异适应性,核酸适配体还具备应用于白假丝酵母菌、黄曲霉菌等真菌临床检测和治疗的潜力。
关键词:核酸适配体;病原微生物;寄生虫检测;细菌检测;病毒检测;真菌检测;指数富集配体系统进化技术doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2021.09.028中图分类号:R446.5文献标志码:A文章编号:1002-266X(2021)09-0106-04核酸适配体是一种分子量较小的生物分子,通常为20~100bp的寡核苷酸分子,能够依靠自身的三维结构与相应的同源配体相结合[1]。
ELLING⁃TON和SZOSTAK首次提出了适配体的概念[2]。
同年,TUERK和GOLD也建立了指数富集配体系统进化(SELEX)技术,用来筛选核酸结合蛋白的高亲和力和高特异性适配体,进而开展快速简便的结合位点研究[3]。
核酸适配体可以通过其独特的三维结构高选择性地与目标靶点结合,具有与抗原-抗体反应相类似的高亲和性、高特异性。
同时,核酸适配体还具有分子量小、无免疫原性、合成成本低、可通过化学修饰获得高稳定性等区别于蛋白质抗体的优点,成为目前病原微生物检测的研究开发热点。
蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥蕥藡藡藡藡评述与进展DOI:10.3724/SP.J.1096.2013.20993
适配子识别技术在真菌毒素快速分析中的应用杨锡辉1,2摇孔维军1摇杨美华*1,3摇赵明2摇欧阳臻21(中国医学科学院中国协和医科大学药用植物研究所,北京100193)2(江苏大学药学院,镇江212013)
3(中国医学科学院中国协和医科大学药用植物研究所海南分所(海南省南药资源保护与开发重点实验室),万宁571533)
摘摇要摇适配子是近几年来通过指数富集配基的系统进化技术(SELEX)体外筛选得到的一类与目标分子高特异性结合的寡聚核苷酸片段。适配子作为一个优于抗体的新型识别分子,已在食品快速检验、环境检测、新药研发、临床诊断和治疗以及毒理研究等领域展示了良好的应用前景。本文阐述了适配子识别靶物质的结构基础及其特性,归纳了目前已筛选出的真菌毒素适配子序列,总结了适配子在真菌毒素前处理,适配子光学分析技术和电化学分析技术在单种和多种真菌毒素检测中的应用突破,并展望了适配子识别技术在真菌毒素分析领域的发展趋势。
关键词摇核酸适配子;真菌毒素;评述
摇2012鄄08鄄12收稿;2012鄄10鄄16接受本文系国家自然科学基金(Nos.81274072、81173539)和教育部长江学者和创新团队发展计划项目(No.IRT1150)资助*E鄄mail:yangmeihua15@hotmail.com.
1摇引摇言适配子(Aptamer),又称适体,是应用新型组合化学技术鄄指数富集配基的系统进化技术(Systematicevolutionofligandsbyexponentialenrichment,SELEX)体外筛选得到的一类由25~80个碱基组成的寡聚DNA或RNA分子。其特殊而稳定的三维结构,可以通过空间构型互补高亲和力、高特异性与不同靶物质结合,这种结合方式与抗体和抗原结合类似,但又有不同于抗体的特点,是一种特殊的“化学抗体冶。近年来,随着一些改良SELEX体外筛选技术的不断出现和应用,如切换SELEX,加尾SELEX、CE鄄SELEX、FluMag鄄SELEX、微流体SELEX等[1],使得适配子筛选效率大大提高,极大地拓展了适配子
核酸适配体概况及应用研究进展王慧摘要:适配体泛指具有抗体功能的单股寡核苷酸,其可形成的特殊的立体结构以辨识特定的蛋白质,具有疾病诊断与治疗的应用的潜力。
适配体的产生是借由一种称为SELEX法德人工筛选程序。
适配体在分析化学,在蛋白质组研究、临床医学、药物研发及基因调控等领域已经成为重要的研究工具,本文就适配体的主要应用进行综述。
关键词:适配体筛选应用综述Abstract: “Aptamers” is a unique class of single-stranded oligonucleotides that resemble naturally occurring antibodies.They can fold into unique tertiary conformations for specific recognition of target proteins. Thus, aptamers have great potential for disease diagnosis and therapy. Aptamer is a important research tool of study proteomics,clinical medicine and so on. This review describes the current status and discusses the application of aptamer .Key words:apeamer selection application前言适配体是指利用指数富集的配体进化技术(system aticevolution of ligands by exponential enrichment SELEX)从特定的寡核苷酸库中筛选出能与靶分子特异性结合寡核苷酸(DNA或RNA)。
至今已经筛选出300种以上能够与目标分子结合的适配体,这些目标分子包括酶、生长因子、抗体、转录因子、核苷酸、多肽、抗生素、氨基酸、有机染料以及重金属离子等[1],甚至完整的病毒和病原体以及完整的细胞[2-3]。
中国病原生物学杂志 Journal of Pathogen Biology 2015年2月 第1O卷第2期
February 2015,Vo1.10,No.2 ・ 97 ・
DOI:10.13350/j.cjpb.150201 应用CS—SELEX技术筛选 ・论著 特异性结合丙型肝炎病毒
非结构蛋白NS4B适配子的研究 -R- 曾德钰,潘勤,章晓联一 (武汉大学基础医学院免疫学系,病毒学国家重点实验室,湖北省过敏及免疫相关疾病重点实验室,湖北武汉430071)
【摘要】 目的 应用CS_SELEx(ce1l surface—system evolution of ligands by exponential enrichment)技术筛选与丙型肝 炎病毒(hepatitis C virus,HCV)非结构蛋白4B(non protein 4B,NS4B)特异性结合的ssDNA适配子,建立检测HCV NS4B的酶联寡聚核苷酸吸附试验(enzyme-linked oligonucleotide assay,ELONA)方法。 方法 构建pDisplay-NS4B 质粒,并转染至HepG2细胞中,在G418存在情况下连续筛选1个月,得到单克隆细胞群,经过Western blot以及流式细 胞术验证,获得稳定表达NS4B的HepG2细胞。设计并合成随机序列ssDNA文库,以稳定表达NS4B的细胞为正向筛 选靶细胞,以HepG2细胞为反筛细胞进行CS-SELEX技术筛选。每轮筛选获得的具有结合NS4B能力的ssDNA适配 子,通过PCR扩增得到富集,随后通过不对称PCR获得下一轮筛选的ssDNA文库。经过16轮筛选,将亲和力最高的筛 选产物克隆并测序,用ELONA方法检测适配子的亲和力。 结果 成功构建表面展示表达重组质粒pDisplay-NS4B。 分别将该质粒转入HepG2细胞,通过G418筛选获得稳定表达HCV—NS4B的细胞系NS4B-HepG2。对CS-SELEX筛选 的各轮适配子库进行亲和力测定,其中第14轮库适配子与NS4B的亲合力最高。分别对第14轮库中的单个适配子进 行亲和力测定,以适配子ZN1和ZN5与NS4B的亲合力最高。ZN1和ZN5不仅能结合展示在细胞表面的NS4B蛋白, 还能结合丙型肝炎病毒感染细胞(HCV cell culture,HCVcc)中的HCV—NS4B蛋白。 结论适配子ZN1和ZN5对 NS4B有高亲和力,这对研究HCV NS4B致癌机制、HCV诊断以及治疗方面有潜在的应用价值。 【关键词】 丙型肝炎病毒(HCV);非结构蛋白一NS4B;CS-SELEX;适配子 【中图分类号】R373.21 【文献标识码】A 【文章编号】1673—5234(2015)02—0097—05
[Journal of Pathogen Biology.2015 Feb;10(2):97—101.] Using CS—SELEX to select functional aptamers against HCV nonstructural protein 4B ZENG De—Yu,PAN Qin,ZHANG Xiao—Lian (T P State Key Laboratory of Virology,Department of Immu— nology,Hubei Province Key Laboratory of Allergy and Immune—related Diseases,Wuhan University School of Medi— cine,Wuhan 430071,China)
[Abstract]Objectives To use cell surface SELEX(CS SELEX)to screen for high—affinity ssDNA aptamers targeting hepatitis C virus(HCV)non-structural protein 4B(NS4B)and to devise an enzyme linked o1igonuc1eotide assay(EL() NA)to measure the binding ability between the selected aptamers and HCV-NS4B. Methods A pDisplay-NS4B plas— mid was constructed and then transfected into HepG2 cells.An NS4B-HepG2 cell line that consistently expressed NS4B on the cell surface in the presence of G418 was established.A random ssDNA library(ca.10 molecules)was used to screen for aptamers binding to NS4B-HepG2 cells.NS4B-HepG2 cells served as the target cells while HepG2 cells served as the eontrol cells.After 1 6 rounds of screening,the ssDNA poo1 with the highest binding ability to NS4B was selected and cloned into pUC1 9.Individual aptamer clones were selected and sequenced.The binding affinity of the selected aptamers to NS4B-positive cells was measured using EL0NA. Results The aptamers ZN1 and ZN5 had the highest af— finity for NS4B and NS4B—expressing cells according to ELONA.ZN1 and ZN5 displayed binding to both NS4B and HCV cells(HCVcc)cultured from Huh7.5.1 cells infected with HCV. Conclusion Results indicated that the selected ssD NA aptamers ZN1 and ZN5 can serve as potential molecular probes for NS4B in the study of hepatocel1ular carcinoma as— sociated with NS4B and the diagnosis of HCV. [Key words]Hepatitis C virus(HCV);nonstructural protein 4B(NS4B);CS—SELEX;aptamer
据世界卫生组织(WHO)统计,全球约有3 ,即 1.7亿~2.0亿人感染丙型肝炎病毒(hepatitis C vi— rus,HCV)Ⅲ。我国是HCV高感染率国家之一。 HCV感染后,机体免疫系统往往不能将其清除,约 8O 的HCV感染者常发展成为慢性肝炎,其中有
*【基金项目】 围家重大传染病专项(No.2012ZX10003002 015);国家自然科学基金项目(No.31221061,31270176, 8l471910和31370197);国家杰出青年基金项目(No. 81025008) **【通讯作者】章晓联,E mai1:zhangxiaolian@whu.edu.cn 【作者简介】曾德钰(1988一),男,湖北十堰人,硕士研究生,主 要从事感染免疫与分子免疫研究。E—mail:306730341@qq.corn 中国病原生物学杂志 Journal of Pathogen Biology 2015年2月 第10卷第2期
February 2015,Vo1.10,No.2
1O ~3O 的患者发展为肝硬化、1 ~5 7/6发展为晚 期肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)It-z]。HCV 是单股正链RNA病毒。HCV主要有6种基因型,目 前仅基因型1和2有细胞感染模型,我国大部分以基 因型1和2为主。HCV包含结构蛋白(核心蛋白 core,包膜蛋白E1和E2)及非结构蛋白(NS2,NS3, NS4A,NS4B,NS5A,NS5B)[3-4]。 HCV NS4B是一种27 ku的疏水性蛋白,有4个 跨膜结构域,其N端和C端位于内质网膜上胞质的一 面。NS4B的前27个氨基酸(N端)形成一个两性螺 旋(AH)_5],NS4B蛋白的AH2紧接着AH1之后,能 促进膜连接,并参与HCV的复制l6]。AH2能横穿磷 脂双层形成跨膜结构域¨7],且自身能寡聚化,这可能与 NS4B蛋白形成膜网状复制结构有关_8]。二级结构分 析显示,NS4B蛋白的C端有2个螺旋,分别命名H1 和H2,其中H1在HCV各基因型中高度保守,H2序 列较为可变。H2也含有一个两性结构,能介导膜连 接,并帮助形成HCV复制复合物 ]。NS4B蛋白有 一个核苷酸结合基序(nucleotide—binding motif, NBM),NBM能结合并水解GTP和ATP,而且该基 序具有腺苷酸激酶活性,该功能可能与NS4B诱导细 胞转化和肿瘤形成有关I9]。 SELEX(systematic evolution of ligands by expo— nential enrichment)技术是近些年来发展起来的一种 体外高通量筛选技术,运用该技术可以从1O ~10 库容量的寡核苷酸文库中筛选特异性、高亲合力识别 靶分子的DNA或RNA适配子(或称寡核苷酸配 基)[1 0-14]。这些适配子“抗体”与传统蛋白质抗体的亲 和力相当、甚至更高,还能识别单抗不能区分的蛋白质 分子以及核酸和脂糖类等其他分子[】 ¨]。单链寡核苷 酸适配子在合成时可以精确、定点、随意连接上其他功 能基团和分子,如巯基、氨基、荧光素、生物素及酶 等[1 5-21]。因此SELEX技术已被广泛应用于基础医 学、实验诊断及药物筛选等方面。 本研究以稳定表达NS4B的细胞系(NS4B— HepG2)为靶目标,运用CS—SELEX技术筛选特异性 结合NS4B适配子,并对其中出现的高频适配子进行 特异性和亲和力检测,结果报告如下。 材料与方法 1 材料 HepG2(人肝癌细胞),由武汉大学保藏中心提 供;Huh7.5.1细胞(人肝癌细胞),由武汉大学A3动 物实验中心霍文哲教授提供;pUC19和pCMV—NS4B 质粒由本实验室保存;限制性内切酶Pst工、Bgl 1I和 T4 DNA连接酶购于美国Fermentas公司;DNA凝胶 回收试剂盒购自美国AxyPrep公司;DNA小分子质 量Marker购于东盛生物公司;辣根过氧化物酶 (HRP)标记链霉亲和素购自美国Proteintech Group 公司;TMB底物显色试剂盒购于康为世纪公司;大肠 埃希菌E coli DH5a感受态细胞由本实验室制备。 2 方法 2.1 pDisplay-NS4B质粒的构建通过PCR从pCMV- NS4B获取NS4B基因,上游引物:5'-AACTGCAG— GCATGC ̄GTGGAGCAGTCCTC一3 ;下游引物:5 AAAGATCTGCCTCGCACCTCCCTTACTAC一3 。 将 PCR产物用清洁回收试剂盒回收后,用酶PstI、Bgl丌将 回收产物和pDisplay载体分别双酶切,回收后用T4连 接酶连接并转化到E coli DH5中,涂板后培养过夜。 挑选细胞单克隆,提取质粒并测序。 2.2 NS4B—HepG2细胞系的建立 按照试剂说明书 方法,采用脂质体Lipofectamine 2000(Thermo Fisher Scientific Inc.)用pDisplay—NS4B质粒转染HepG2细 胞,48 h后加入G418(500/ ̄g/m1),隔天换液,维持15 d;将G418的浓度降为维持浓度(300 ug/m1),再培养 15 d,获得稳定表达NS4B的NS4B-HepG2细胞系,用 流式细胞术(flow cytometer,FCM)和Western blot 方法分别检测细胞NS4B蛋白的表达情况。一抗均为 鼠抗HA的单克隆抗体,FCM中二抗为FITC一羊抗鼠 IgG,Western blot中二抗为HRP一羊抗鼠IgG。 2.3 运用CS—SELEX技术筛选特异性结合NS4B的 适配子 筛选NS4B适配子采用含有88个碱基的单 链随机DNA(ssDNA)文库,其序列为:5,_GCG— GAATTCTAATACGACTCACTATAGGGAACAG TCCGAGCC—N30一GGGTCAATGCGTCATA一3 , 其 中N30代表A、G、C和T中的任意一个碱基。细胞膜 上表达NS4B蛋白的NS4B_HepG2细胞作为阳性正 筛靶细胞,其同系HepG2细胞作为阴性反筛细胞。 首轮筛选时将随机ssDNA文库(约10¨适配子库容 量)进行PCR。PCR上游引物1:5,_GCGGGATC CTATGACGCATTGACCC一3 ;下游引物2:5 一GCG— GAATTCTAATACGACTCACTATAGGGAACAGT 3 。将扩增的dsDNA随机文库作为初始模板保存。 以dsDNA随机文库作为模板进行不对称PCR(该反 应体系中引物1和引物2的比例为10:1)扩增ssD— NA文库,用于筛选HCV—NS4B SSDNA适配子。SS— DNA文库与10。NS4B-HepG2细胞在筛选缓冲液(25 mmol/L Tris—HCl,50 mmol/L KCl,200 mmol/L NaCl,0.2 mmol/L EDTA,5 (v/v)glycerol和0.5 mmol/L DTT)中37。C孵育30 min,洗涤细胞以去除 未结合的ssDNA。将50 l ddH O加人到筛选体系 使结合的ssDNA与细胞解离,以解离的ssDNA作为